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Propiedades de los Materiales
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Las constantes de los materiales, ya sean para gases, líquidos o sólidos, suelen representar las relaciones entre diferentes variables. En este contexto, las constantes de los materiales corresponden a las pendientes en diversas combinaciones de variables.
ID:(786, 0)
Propiedades de los Materiales
Descripción
Las propiedades de los materiales generalmente describen cómo varían las diferentes variables entre ellas. Las principales variables que caracterizan el estado de un gas, líquido y sólido son:
• la presión ($p$)
• la temperatura absoluta ($T$)
• el volumen ($V$)
• la entropía ($S$)
Las dos primeras son variables intensivas, es decir, no dependen del tamaño del sistema. Por lo tanto, cualquier variación será simplemente igual a:
• la variación de la presión ($dp$)
• la variación de la temperatura ($dT$)
En el caso de las variables extensivas, existe una dependencia del tamaño del sistema. Por lo tanto, en este caso, la variable debe normalizarse dividiéndola por el tamaño en sí:
• la variación del volumen ($\Delta V$) dividido por el volumen ($V$)
• la variación de la entropía ($dS$) dividido por la entropía ($S$)
Dado que el número de variables es fijo, solo existen un número limitado de alternativas y, por lo tanto, de constantes.
ID:(589, 0)
Propiedades de los Materiales
Descripción
Las constantes de los materiales, ya sean para gases, líquidos o sólidos, suelen representar las relaciones entre diferentes variables. En este contexto, las constantes de los materiales corresponden a las pendientes en diversas combinaciones de variables.
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Cálculos
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Ecuación
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Ecuaciones
(ID 11151)
Ejemplos
(ID 15271)
Las propiedades de los materiales generalmente describen c mo var an las diferentes variables entre ellas. Las principales variables que caracterizan el estado de un gas, l quido y s lido son:
• la presión ($p$)
• la temperatura absoluta ($T$)
• el volumen ($V$)
• la entropía ($S$)
Las dos primeras son variables intensivas, es decir, no dependen del tama o del sistema. Por lo tanto, cualquier variaci n ser simplemente igual a:
• la variación de la presión ($dp$)
• la variación de la temperatura ($dT$)
En el caso de las variables extensivas, existe una dependencia del tama o del sistema. Por lo tanto, en este caso, la variable debe normalizarse dividi ndola por el tama o en s :
• la variación del volumen ($\Delta V$) dividido por el volumen ($V$)
• la variación de la entropía ($dS$) dividido por la entropía ($S$)
Dado que el n mero de variables es fijo, solo existen un n mero limitado de alternativas y, por lo tanto, de constantes.
(ID 589)
(ID 15330)
La capacidad cal rica se define como la variaci n de temperatura con respecto al calor suministrado o retirado. Se puede expresar mediante la ecuaci n:
$\delta Q = C_p dT = T dS$
Esta ecuaci n es un diferencial inexacto, ya que depende de la forma en que se suministra o retira el calor. En particular, cuando consideramos que el proceso se realiza a presi n constante, definimos la capacidad cal rica a presi n constante.
Es decir:
| $ C_p = T DS_{T,p} $ |
Donde $C_p$ es la capacidad cal rica a presi n constante.
(ID 3604)
La capacidad cal rica se define como la variaci n de temperatura con respecto al calor suministrado o retirado. Se puede expresar mediante la ecuaci n:
$\delta Q = C dT = T dS$
Esta ecuaci n representa un diferencial inexacto, ya que depende de la forma en que se suministra o retira el calor. En particular, cuando consideramos un proceso llevado a cabo a volumen constante, definimos la capacidad cal rica a presi n constante.
En otras palabras:
| $ C_V = T DS_{T,V} $ |
Aqu , $C_V$ representa la capacidad cal rica a volumen constante.
(ID 3603)
La relaci n de Mayer establece que las capacidades cal ricas de un gas a presi n y volumen constantes est n relacionadas mediante la constante universal de los gases y el n mero de moles, de acuerdo con la siguiente expresi n:
| $ C_p - C_V = n R $ |
donde $C_P$ representa la capacidad cal rica a presi n constante, $C_V$ representa la capacidad cal rica a volumen constante, $n$ el n mero de moles y $R$ es la constante universal de los gases.
(ID 11151)
La compresi n se define mediante como
| $ \kappa \equiv-\displaystyle\frac{1}{ V }\left(\displaystyle\frac{\partial V }{\partial p }\right)_ T $ |
Si utilizamos la notaci n , la compresibilidad se define como
| $ DV_{p,T} \equiv\left(\displaystyle\frac{ \partial V }{ \partial p }\right)_ T $ |
El coeficiente de compresibilidad se define mediante como
| $ k_p =-\displaystyle\frac{ DV_{p,T} }{ V }$ |
(ID 3606)
La dilataci n t rmica se define utilizando de la siguiente manera:
| $ k_T \equiv \displaystyle\frac{1}{ V } \left(\displaystyle\frac{\partial V }{\partial T }\right)_ p $ |
Cuando se utiliza la notaci n , el coeficiente de expansi n t rmica se define como:
| $ DV_{T,p} \equiv\left(\displaystyle\frac{ \partial V }{ \partial T }\right)_ p $ |
El coeficiente de expansi n t rmica en s se define a trav s de como:
| $ k_T =\displaystyle\frac{ DV_{T,p} }{ V }$ |
(ID 3605)
El sonido es una oscilaci n de la densidad que se propaga y est asociada con una correspondiente variaci n en la presi n. Por lo tanto, la velocidad del sonido al cuadrado ($m^2/s^2$) se puede definir como la relaci n entre la variaci n de la presi n ($Pa = kg/m s^2$) y la densidad ($kg/m^3$). Debido al corto per odo de tiempo en el que esto ocurre, se asume una variaci n a entrop a constante. Por lo tanto, podemos expresarlo utilizando como sigue:
| $ c ^2=\left(\displaystyle\frac{ \partial p }{ \partial \rho }\right)_ S $ |
(ID 3607)
ID:(786, 0)